(一)细菌的酶
细菌在生长繁殖过程中,进行着各种生物化学反应。这些反应的过程都和酶有密切的关系。因此,要了解细菌的生命活动,必须对酶的特性及其作用有一个基本的理解。
1.酶的特性 酶都是由生活细胞合成的。在适当条件下,细胞虽已死亡,但其产生的酶仍可保持其活性。
酶只能改变(通常是促进)化学反应的速度,而不能改变反应的平衡。
酶的作用具有特异性,即一种酶只能对一种物质或一类物质的化学反应有催化作用。例如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应,对糖类则无作用。
酶不加入最后产物中,但在反应过程中可与作用物发生暂时的结合,最终仍将与产物分开。
所有的酶都是蛋自质,分子量较大,不耐热。有部分酶已制成结晶。有些酶除有蛋白质外,还要有其他成分的存在才有活性。例如:丙酮酸脱羧酶经透析后,其所含的焦磷酸硫氨素和镁即与蛋白质分离而各单独存在,对丙酮酸都没有作用,只有在三种成分同时存在时始呈现酶的活性。
酶活性所必需的非蛋白质性有机物质称为辅基,其分子量较小,可以透析,耐热。其中易与蛋白质部分分离的辅基,一般称为辅酶。但辅基或辅酶这两个名称常可通用。
许多酶都需要金属离子才有活性,这些离子称为激活剂或辅因子有些离子如铁铜、镁、锰或锌等就是酶的组成部分。
酶的蛋白质部分称为酶蛋白。酶蛋白和辅酶称为全酶或酶。
根据上述情况,可将酶分为下列四类
① 酶的活性不需要金属离子或有机辅酶。酶蛋白的表面结构已适于进行酶的活动。如水解酶。
2 需要金属离子.但不需要辅酶,如细胞色素氧化酶。这些离子习能吸附于酶蛋白的某部分,使表面的某部分结构适于作用物的吸附,或电子的传递。
3 需要辅酶,但不需要离子,如各种脱氢酶类。辅酶吸着于蛋白质表面,形成适宜的结构,便于作用物的结合。
④ 酶的活性需要金属离子,也需要有机辅酶。离子可能形成一定的结构,利于辅酶的吸附,或二者同时吸附于蛋白质表而的不同部位,如丙酮酸脱羧酶。
2 .辅酶和必要基
( l )辅酶I 和辅酶II:这类辅酶含有尼克酰胺,腺嘌呤,核糖和磷酸。它们是某些脱氢酶的辅酶,在细菌呼吸过程中起着传递氢体的作用。辅酶l 化学名即二磷酸吡啶核苷酸(diphosphyridinenucleotide ) ,简称DPN 。
辅酶II 比辅酶I 多一个磷酸基,即三磷酸吡啶核苷酸.简称TPN 。它们的递氢作用是依靠其分子中尼克酰胺部分的还原和氧化作用。
各种细菌合成辅酶I或辅酶II 的能力不同,因而它们需要的营养也有差异。
( 2 )黄素蛋白〔黄酶)类辅基:这类辅基的主要成分无核黄素。辅基都具有递氢的功能,受氢和脱氢作用在核黄索部分进行。核黄素和一个磷酸基结合,生成磷酸核黄素。或称黄素单核苷酸(FMN ) ;酸磷核黄素再与腺嘌呤核苷酸结合,生成黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD )。
( 3 )磷酸吡哆醛,是许多酶类,如氢基转移酶、氨基酸脱羧酶、丙氨酸消旋酶等的辅基。
( 4 )辅酶A :是含有泛酸的辅酶。泛酸的合成需要β-丙氨酸和泛解(Pantoic acid )。
各种细菌合成辅酶A 的能力不同,因此比营养需要也不一样。
辅酶A 有传递乙酰基的作用, 参与三羧循环中的丙酮酸和α-酮戊二酸氧化脱羧作用。脂肪酸的合成也需要辅酶A参与。
(5)磷酸腺苷类辅酶:这类辅酶有三种,由腺嘌呤,戊糖与磷酸结合而成。磷酸腺苷(Adenglic acid ,AMP)含一个普通磷酸键;二磷酸腺苷( AOP )含普通和磷酸键高能磷酸键各个;三磷酸腺苷( Adenosine triphosphate,ATP )含一个普通磷酸键又,二个高能磷酸键。
磷酸腺苷类辅酶具有传递磷酸基的作用。在酶类代谢过程中,磷酸化和脱磷酸作用都需要这类辅酶。
ATP和ADP 因为含有高能磷酸键,所以也称高能含磷化合物。它们分解时,放出能量,供细菌代谢活动之用,合成时,吸收菌体氧化和发酵过程中所产生的能量。因此这两种磷酸腺苷,特别是ATP,在细菌体内能量的贮存和传递上起着重要作用。
辅酶的特异胜不强,例如辅酶I或II可以和许多不同的酶蛋白结合。对某些脱氢酶和乳酸脱氢酶或苹果酸脱氢酶,辅酶I或II都可以作为辅酶,但其中一个(辅酶I )活性较大。
金属离子也有一定的特异性,例如Mg++是烯醇化酶、羧化酶、己糖磷酸激素、磷酸化酶等的辅因素。
一些酶的辅酶见表1-2 。需要有金属离子才能有活性的酶类见表1-3 。
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